《环境工程微生物学》课程教学课件（环境微生物学，PPT讲稿）微生物的遗传变异

第六章微生物的遗传变异微生物的遗传·遗传的物质基础及其存在形式·遗传物质的复制·遗传信息的传递和表达·基因表达的调控

1 第六章 微生物的遗传变异 微生物的遗传 • 遗传的物质基础及其存在形式 • 遗传物质的复制 • 遗传信息的传递和表达 • 基因表达的调控

第一节微生物的遗传一、遗传的基本概念·遗传性（heredity）：亲代性状在子代重现使其子代的性状与亲代基本上一致的现象。同其他生物一样，微生物有其固有的遗传性。微生物的遗传是在系统发育过程中形成的，系统发育愈久的微生物，其遗传的保守程度愈大，为什么？·老龄菌遗传保守程度比幼龄菌大，高等生物遗传保守程度比低等生物大

2 • 遗传性（heredity）：亲代性状在子代重现， 使其子代的性状与亲代基本上一致的现象。 • 同其他生物一样，微生物有其固有的遗传性。 • 微生物的遗传是在系统发育过程中形成的，系统发育 愈久的微生物，其遗传的保守程度愈大，为什么？ • 老龄菌遗传保守程度比幼龄菌大，高等生物遗传保守 程度比低等生物大。 一、遗传的基本概念 第一节 微生物的遗传

第一节微生物的遗传二、遗传的物质基础及其存在形式1.遗传的物质基础一切生物遗传的物质基础是核酸（DNA）。核酸的结构：双螺旋结构遗传物质在细胞内存在部位和方式(1)细胞水平（真核微生物：细胞核）染色体DNA集中在核质体中。杆菌细胞内大多存在两个核质体，而球菌一般只有一个

3 二、遗传的物质基础及其存在形式 1. 遗传的物质基础 一切生物遗传的物质基础是核酸（DNA）。 核 酸的结构：双螺旋结构 2. 遗传物质在细胞内存在部位和方式 （1）细胞水平 染色体DNA集中在核质体中。（真核微生物：细胞核） 杆菌细胞内大多存在两个核质体，而球菌一般只有一个。 第一节 微生物的遗传

第一节微生物的遗传(2）细胞核水平原核微生物：无核膜包裹，呈松散无定型状态，核基团不与蛋白质结合。真核微生物：有核膜，DNA与蛋白质结合，形成染色体(chromosome）核外DNA（能自主复制）：广义上讲称质粒（plasmid）

4 （2）细胞核水平 原核微生物：无核膜包裹，呈松散无定型状态，核基团 不与蛋白质结合。 真核微生物：有核膜，DNA与蛋白质结合，形成染色体 （chromosome）。 核外DNA（能自主复制）：广义上讲称质粒（plasmid） 第一节 微生物的遗传

第一节微生物的遗传（3）染色体水平原核微生物：每一个核质体中通常只有一个裸露的、在光学显微镜下无法看到的环状染色体。真核微生物：往往有多个线性的染色体，种间差异大。酵母菌属（saccharomycs）17个。染色体的套数：只有一套相同功能的染色体时称之为单倍体，有两套时称双倍体。(4）核酸水平绝大多数的微生物的遗传物质为DNA，只有部分病毒才是RNA

5 （3）染色体水平 原核微生物：每一个核质体中通常只有一个裸露的、在 光学显微镜下无法看到的环状染色体。 真核微生物：往往有多个线性的染色体，种间差异大。 酵母菌属（saccharomycs）17个。 染色体的套数：只有一套相同功能的染色体时称之为 单倍体，有两套时称双倍体。 （4）核酸水平 绝大多数的微生物的遗传物质为DNA，只有 部分病毒才是RNA。 第一节 微生物的遗传

第一节微生物的遗传(5)基因水平（功能和遗传单位）基因："alocatableregionofgenomicsequence, correspondingto aunitof inheritance, which is associatedwithregulatoryregionstranscribedregions,and or otherfunctionalseguenceregionsEnhancersPromoter：启动子PromoterEnhancer：增强子DNATranscription一个基因Attenuator：减弱子Exon：外显子IntronsIntron：内含子ExonExonExonExonExonpre-mRNASplicingTranscription：转录Splicing：剪接Open reading5'UTRframe3'UTRmRNAUTR：非翻译区TranslationTranslation：翻译proteinORF：开放阅读框架典型的真核生物基因结构

6 （5）基因水平（功能和遗传单位） 基因："a locatable regionof genomic sequence, corresponding to a unit of inheritance, which is associated with regulatory regions, transcribed regions, and or other functional sequence regions " 第一节 微生物的遗传 Promoter：启动子 Enhancer：增强子 Attenuator：减弱子 Exon：外显子 Intron：内含子 Transcription：转录 Splicing：剪接 UTR：非翻译区 Translation：翻译 ORF：开放阅读框架 一个基因 典型的真核生物基因结构

第一节微生物的遗传典型的原核生物基因结构（操纵子，operonCR 1CR 2CR 3promoteroperatorOperator：操作子CR：codingregion，编码区真核原核编码结构调控方式编码方向

7 第一节 微生物的遗传 典型的原核生物基因结构（操纵子，operon） promoter operator CR 1 CR 2 CR 3 Operator：操作子 CR：coding region，编码区 真核 原核 编码结构 有内含子，需剪接 无内含子 调控方式 单顺反 多顺反 编码方向 单向（同一区域） 双向

第一节微生物的遗传(6)（信息单位）密码水平遗传密码：DNA上各个核苷酸的特定排列顺序。每个密码子有3个核苷酸顺序来决定。(7）核苷酸水平（最低交换单位、突变单位）碱基NH2磷酸腺嘌呤A核苷酸戊糖核苷鸟嘌呤GOCH碱基胞嘧啶C磷酸OHOH胸腺嘧啶T戊糖ATP(dATP)

8 遗传密码：DNA上各个核苷酸的特定排列顺序。 每个密码子有3个核苷酸顺序来决定。 （7）核苷酸水平 核苷酸 腺嘌呤A 鸟嘌呤G 胞嘧啶C 胸腺嘧啶T 戊糖 碱基 磷酸 核苷 （6）密码水平（信息单位） （最低交换单位、突变单位） 第一节 微生物的遗传 磷酸 戊糖 碱基 O ATP(dATP)

第一节微生物的遗传3.质粒(plasmid)定义：游离于染色体外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状DNA分子，即cccDNA(circular covalently closed DNA)，多存在于原核生物。结构：具有超级螺旋结构，分子量106一108道尔顿(660D/bp，1.5k-200kbp)BAC, Bacmid, YAC

9 3. 质粒（plasmid） 定义：游离于染色体外，具有独立复制能力的小 型共价闭合环状DNA分子，即cccDNA (circular covalently closed DNA)，多存在于 原核生物。 结构：具有超级螺旋结构，分子量106－108道尔 顿(660D/bp，1.5k-200kbp) 第一节 微生物的遗传 BAC，Bacmid，YAC

B手雕水A饰发牙其锋直细菌细胞的拟核（A*处）和质粒（B，箭头所指闭合螺旋为质粒，其他为细菌染色体）

10